import java.util.*;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * Description:
 * User: lenovo
 * Date: 2022-08-18
 * Time: 14:12
 */
public class MyBinaryTree {
    //孩子兄弟表示法
    static class TreeNode {
        char val;
        TreeNode left;
        TreeNode right;

        public TreeNode(char val) {
            this.val = val;
        }
    }

    //通过穷举来建立一颗二叉树
    public TreeNode creatTree() {
        TreeNode A = new TreeNode('A');
        TreeNode B = new TreeNode('B');
        TreeNode C = new TreeNode('C');
        TreeNode D = new TreeNode('D');
        TreeNode E = new TreeNode('E');
        TreeNode F = new TreeNode('F');
        TreeNode G = new TreeNode('G');
        TreeNode H = new TreeNode('H');

        A.left = B;
        A.right = C;
        B.left = D;
        B.right = E;
        C.left = F;
        C.right = G;
        //E.right = H;
        return A;
    }

    public TreeNode creatTree1() {
        TreeNode A = new TreeNode('A');
        TreeNode B = new TreeNode('B');
        TreeNode C = new TreeNode('C');
        TreeNode D = new TreeNode('D');
        TreeNode E = new TreeNode('E');
        TreeNode F = new TreeNode('F');
        TreeNode G = new TreeNode('G');
        TreeNode H = new TreeNode('H');

        A.left = B;
        B.left = C;
        B.right = D;
        A.right = B;
        B.left = D;
        B.right = C;

        return A;
    }

    /**
     * 前中后序遍历 递归遍历:递归公式+逼近条件
     */
    //1.前序遍历:根->左->右
    public void preOrder(TreeNode root) {
        //空 结束递归
        if (root == null) {
            return;
        }
        //根
        System.out.print(root.val + " ");
        //左
        preOrder(root.left);
        preOrder(root.right);
    }

    //2.中序:左->根->右
    public void inOrder(TreeNode root) {
        //节点为空 结束递归
        if (root == null) {
            return;
        }
        //左
        inOrder(root.left);
        //根
        System.out.print(root.val + " ");
        //右
        inOrder(root.right);
    }

    //3.后序:左->右->根
    public void postOrder(TreeNode root) {
        //节点为空 结束递归
        if (root == null) {
            return;
        }
        //左
        postOrder(root.left);
        //右
        postOrder(root.right);
        //根
        System.out.print(root.val + " ");
    }

    /**
     * 在线oj
     */
    //前序遍历返回值为链表,递归实现
    //遍历思想
    List<Character> list = new ArrayList<>();

    public List<Character> inorderTraversal1(TreeNode root) {
        //空 递归结束
        if (root == null) {
            return list;
        }
        list.add(root.val);
        inorderTraversal1(root.left);
        inorderTraversal1(root.right);
        return list;
    }

    //子问题思想
    public List<Character> inorderTraversal2(TreeNode root) {
        List<Character> list = new ArrayList<>();
        //空 递归结束
        if (root == null) {
            return list;
        }
        list.add(root.val);
        List<Character> leftTree = inorderTraversal2(root.left);
        list.addAll(leftTree);
        List<Character> rightTree = inorderTraversal2(root.right);
        list.addAll(rightTree);
        return list;
    }


    /**
     * 获取节点个数
     */
    //子问题思路 :左子树的节点数+右子树的节点数+1
    // 后序 左右根
    int size(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        return size(root.left) + size(root.right) + 1;

    }

    //遍历思路:只要遍历到了节点,就nodeSize++;
    public static int nodeSize;

    void size2(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        nodeSize++;
        size2(root.left);
        size2(root.right);

    }


    /**
     * 获取叶子节点数
     */
    //子问题 获取叶子节点个数
    int getLeafNodeCount(TreeNode root) {

        if (root == null) {
            return 0;
        }
        if (root.left == null && root.right == null) {
            return 1;
        }

        return getLeafNodeCount(root.left) + getLeafNodeCount(root.right);
    }

    //遍历思路
    public static int leafsize;

    public void getLeafNodeCount2(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        if (root.left == null && root.right == null) {
            leafsize++;
        }
        getLeafNodeCount2(root.left);
        getLeafNodeCount2(root.right);
    }


    /**
     * // 获取第K层节点的个数
     * 左子树边第k层的节点+右子树第k层的节点
     */
    //当然也要检查k是否合法
    int getKLevelNodeCount(TreeNode root, int k) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        if (k == 1) {
            return 1;
        }
        return getKLevelNodeCount(root.left, k - 1) + getKLevelNodeCount(root.right, k - 1);

    }

    /**
     * // 获取二叉树的高度
     */
    int getHeight(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }

        int left = getHeight(root.left);
        int right = getHeight(root.right);
        return left > right ? left + 1 : right + 1;
    }


    /**
     * // 检测值为value的元素是否存在
     */
    //前序遍历
    public TreeNode find(TreeNode root, int val) {
        if (root == null) return null;
        //当前根节点是val
        if (root.val == val) {
            return root;
        }
        //在左树里找
        TreeNode ret1 = find(root.left, val);
        if (ret1 != null) {
            return ret1;
        }
        TreeNode ret2 = find(root.right, val);
        if (ret2 != null) {
            return ret2;
        }
        return null;
    }


    /**
     * 在线oj
     */
//1. 检查两颗树是否相同。OJ链接
    public boolean isSameTree(TreeNode p, TreeNode q) {
        //结构不相同,一个为空,一个不为空
        if (p == null && q != null || p != null && q == null) {
            return false;
        }
        //同为空树,都为空
        if (p == null && q == null) {
            return true;
        }
        //都不为空,结构相同,值不相同
        if (p.val != q.val) {//为什么这里不判断p.val == q.val然后返回true?因为二叉树还没有遍历完,不能先返回true!!!
            return false;
        }
        //代码走到这里,p!=null&&q!=null,p.val==q.val
        //递归
        return isSameTree(p.left, q.left) && isSameTree(p.right, q.right);

    }

    //2. 另一颗树的子树。OJ链接
    public boolean isSubtree(TreeNode root, TreeNode subRoot) {
        //有一个为空时,根据if语句的判断条件为false,因此不会返回,继续往下执行,root.left可能会存在空指针异常
        //if(root==null && subRoot!=null || root!=null && subRoot==null)
        if (root == null || subRoot == null) {
            return false;
        }
        //判断是否为同一棵树
        if (isSameTree(root, subRoot)) {
            return true;
        } //判断subRoot是否为root的左子树
        if (isSubtree(root.left, subRoot)) {
            return true;
        }
        //判断subRoot是否为root的右子树
        if (isSubtree(root.right, subRoot)) {
            return true;
        }
        return false;
    }

    //3. 二叉树最大深度 OJ链接
//    public int maxDepth(TreeNode root) {
//        if(root == null)return 0;
//        int left = maxDepth(root.left);
//        int right = maxDepth(root.right);
//        return left>right?(left+1):(right+1);
//
//    }

    //4. 判断一颗二叉树是否是平衡二叉树。
    //时间复杂度:O(n)
    public int maxDepth(TreeNode root) {
        if (root == null) return 0;
        int left = maxDepth(root.left);
        int right = maxDepth(root.right);
        if (left >= 0 && right >= 0 && Math.abs(left - right) <= 1) {
            return Math.max(left, right) + 1;
        } else {
            return -1;
        }
    }

    public boolean isBalanced(TreeNode root) {
        int ret = maxDepth(root);
        return ret >= 0;

    }

    //时间复杂度:O(n^2)
    public int maxDepth2(TreeNode root) {
        if (root == null) return 0;
        int left = maxDepth(root.left);
        int right = maxDepth(root.right);
        return left > right ? (left + 1) : (right + 1);

    }

    public boolean isBalanced2(TreeNode root) {
        if (root == null) return true;
        int left = maxDepth(root.left);
        int right = maxDepth(root.right);
        return Math.abs(left - right) <= 1
                && isBalanced(root.left)
                && isBalanced(root.right);
    }


    /**
     * 5. 对称二叉树。OJ链接
     */
    public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
        if (root == null) return true;
        return isSymmetricChild(root.left, root.right);

    }

    public boolean isSymmetricChild(TreeNode leftTree, TreeNode rightTree) {

        //有一个为空
        if (leftTree != null && rightTree == null || leftTree == null && rightTree != null) {
            return false;
        }
        //结束条件
        if (leftTree == null && rightTree == null) return true;
        //代码走到这里,leftTree和rightTree都不为空
        //比较值
        if (leftTree.val != rightTree.val) {
            return false;
        }
        //代码走到这里 leftTree和rightTree都不为空 且leftTree == rightTree 因此每一一个节点都是true
        //递归比较子树的左右树
        return isSymmetricChild(leftTree.right, rightTree.left) &&
                isSymmetricChild(leftTree.left, rightTree.right);
    }

    /**
     * //层序遍历
     * 借助队列来实现
     */
    public void levelOrder(TreeNode root) {
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);//先入根节点
        //队列为空时,层序遍历才结束
        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode cur = queue.poll();
            System.out.print(cur.val + " ");
            //将根节点的左右节点带进来
            if (cur.left != null) {
                queue.offer(cur.left);
            }
            if (cur.right != null) {
                queue.offer(cur.right);
            }
        }
    }

    //7. 二叉树的分层遍历 。OJ链接
    //关键在于知道每层的节点个数,还是得依赖于队列
//    public List<List<Integer>> levelOrder1(TreeNode root) {
//        //创建返回值
//        List<List<Integer>> ret = new ArrayList<>();
//        if (root == null) {
//            return ret;
//        }
//        //借助队列来遍历每层节点
//        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
//        queue.offer(root);//先入根节点
//        //队列为空时,层序遍历才结束
//        while (!queue.isEmpty()) {
//            //从根节点开始就可以确定第一层个数
//            int size = queue.size();
//            //当前行
//            List<Integer> row = new ArrayList<>();
//            //确定每层节点个数
//            while (size != 0) {
//                TreeNode cur = queue.poll();
//                row.add(cur.val);//这里会报错是因为这里字符类型
//                size--;//执行一次个数减1
//                System.out.print(cur.val + " ");
//                //将根节点的左右节点带进来,确定下一层的元素个数
//                if (cur.left != null) {
//                    queue.offer(cur.left);
//                }
//                if (cur.right != null) {
//                    queue.offer(cur.right);
//                }
//            }
//            ret.add(row);
//        }
//        return ret;
//    }

    /**
     * // 判断一棵树是不是完全二叉树
     */
    public boolean isCompleteTree(TreeNode root) {
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);//先入根节点
        TreeNode cur;
        //队列为空时,层序遍历才结束
        while (!queue.isEmpty()) {
            cur = queue.poll();
            //将根节点的左右节点带进来
            if (cur != null) {
                queue.offer(cur.left);
                queue.offer(cur.right);
            } else {
                //cur==null跳出循环
                break;
            }
        }
        //在这里还需要继续遍历队列里剩下的元素
        while (!queue.isEmpty()) {
            cur = queue.peek();//也可以poll
            if (cur != null) {
                //不是满二叉树
                return false;
            } else {
                queue.poll();
            }
        }
        //代码走到这,就没有returnfalse
        return true;
    }

    /**
     * 8. 给定一个二叉树, 找到该树中两个指定节点的最近公共祖先 。
     */
    //二叉搜索树 实现
    public TreeNode lowestCommonAncestor(TreeNode root, TreeNode p, TreeNode q) {
        //空树,不存在左右p,q节点,直接返回null
        if (root == null) {
            return null;
        }
        //p或q里有一个节点为根节点,公共节点为root
        if (p == root || q == root) {
            return root;
        }
        //p和q都不为根节点,即p,q在根节点的两边,递归查找左右子树
        TreeNode leftRet = lowestCommonAncestor(root.left, p, q);
        TreeNode rightRet = lowestCommonAncestor(root.right, p, q);
        //左右子树递归完了,判断
        //1.p,q根节点的两边
        if (leftRet != null && rightRet != null) {
            return root;
        } else if (leftRet != null) {   //2.p,q都在左子树
            return leftRet;
        } else {//3.p,q都在右子树 这里else包括了right!=null 和left==null&&right==null两种情况,都返回right,如果没找到p或q,right为空,找到了则不为空
            return rightRet;
        }

    }

    //使用栈
    public TreeNode lowestCommonAncestor2(TreeNode root, TreeNode p, TreeNode q) {

        //空树,不存在左右p,q节点,直接返回null
        if (root == null || p == null || q == null) {
            return null;
        }
        //获取p节点路径上的节点,存放在栈里
        Stack<TreeNode> stack1 = new Stack<>();
       getPath(root,p,stack1);
        //获取q节点路径上的节点,存放在栈里
        Stack<TreeNode> stack2 = new Stack<>();
         getPath(root,q,stack2);
         //让节点数多的栈先出
         if(stack1.size() > stack2.size()){
             int tmp = stack1.size() - stack2.size();
             while (tmp != 0 ){
                 stack1.pop();
                 tmp--;
             }
         }else {
             int tmp = stack2.size() - stack1.size();
             while (tmp != 0 ){
                 stack2.pop();
                 tmp--;
             }
         }
         //一起出栈
        while (!stack1.empty() && !stack2.empty()){//避免出现p或者q都没找到,或者p,q其中一个没有找到,出现空栈的情况
            //遇到相同的节点就是根节点,直接返回
            if (stack1.peek() == stack2.peek()){
                return stack1.pop();
            }
            stack1.pop();
            stack2.pop();
        }
        //代码走到这里还没有返回结束,说明没有公共祖先
        return null;
    }

    //将root到p或者q路径上的节点入栈
    private boolean getPath(TreeNode root, TreeNode node, Stack<TreeNode> stack){
        stack.push(root);
        if(root == node ){
            return true;
        }
        //递归
        //左边
       boolean left = getPath(root.left,node,stack);
        //不为空说明是p或者q,left接收到返回值,直接返回
        if(left ){
            return left ;
        }
        //右边
        boolean right = getPath(root.right,node,stack);
        //不为空说明是p或者q,right接收到返回值,直接返回
        if(right){
            return right;
        }
        //代码走到这里,root不是node(路径上的节点),root左边不是,右边也不是
            stack.pop();
        //没找到node 返回false
        return false;
}
/**
 *输入一棵二叉搜索树，将该二叉搜索树转换成一个排序的双向链表。如下图所示
 */
//public TreeNode preV = null;//记录前驱
//    public void inOrder(TreeNode root){//中序遍历
//        if(root == null){
//            return ;
//        }
//
//        inOrder(root.left);
////对根节点的操作
//        root.left = preV;//连接前驱
//        if(preV != null){//连接后继
//            preV.right = root;
//        }
//        preV = root;//记录前驱
//        //System.out.print(root.val + " ");
//        inOrder(root.right);
//
//    }
//    public TreeNode Convert(TreeNode root) {
//        if(root == null){
//            return null;
//        }
//        inOrder(root);
//        while(root.left != null){
//            root = root.left;
//        }
//        return root;
//
//    }


}
